制冷设备转子压缩机启动工况下载荷激励测试分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种制冷设备转子压缩机启动工况下载荷激励测试分析方法，用于该 工况下配管结构的可靠性评估。
【背景技术】
[0002] 对于使用转子压缩机的制冷设备，在专利号为CN102562568B的发明专利公开文 献中记载了一种"制冷设备用转子压缩机载荷测试分析方法"，该方法是针对稳定工况下的 转子压缩机载荷激励测试分析；实际上，对于使用转子压缩机的制冷设备来说，其在启动过 程中，会施加给与之相连接的配管等部件较强的瞬间冲击载荷，使所述配管等部件产生微 裂纹甚至直接失效，迄今还没有一种针对制冷设备在转子压缩机启动工况下的载荷测试分 析方法的公开报导。
【发明内容】
[0003] 本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种制冷设备用转子压缩 机启动工况下载荷测试分析方法，针对启动工况下转子压缩机载荷激励特点，对启动工况 下配管可靠性进行更为准确的分析评估。
[0004] 本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
[0005] 本发明制冷设备转子压缩机启动工况下载荷激励测试分析方法的特点是按如下 步骤进行：
[0006] 步骤1、针对采用转子压缩机的制冷设备，以所述制冷设备中的控制器、蒸发器、冷 凝器以及所述转子压缩机采用软管相连接共同组成转子压缩机的瞬态性能测试系统，所述 转子压缩机包括有压缩机本体和储液桶，排气口位于压缩机本体的顶部，回气口位于储液 桶的顶部；
[0007] 步骤2、通过所述控制器调整转子压缩机在启动工况下的冷凝器和蒸发器的温度 和压力，使得所述排气口和回气口的压力与制冷设备整机运行负载等效工况下的排气口和 回气口的压力相一致；
[0008] 步骤3、分别取所述排气口为测点A、取所述回气口为测点B，并以测点A为坐标原 点0,以过原点0的竖直方向为Z轴方向，以垂直于Z轴的平面为XOY平面，测点A和测点B 的连线在XOY平面上的投影为X轴，Y轴垂直于XOZ平面，确立坐标系OXYZ ;
[0009] 步骤4、分别测定瞬态性能测试系统中转子压缩机启动工况下测点A和测点B在 X、Y及Z方向上的振幅响应曲线，比较所有振幅响应曲线上的峰值，记录最大峰值对应的时 刻T，并记录T时刻测点A的X、Y和Z方向的振幅分别为a xl、ayjP a zl，测点B的X、Y和Z 方向的振幅分别为ax2、ayjP a z2，构建位移矩阵W为：
[0010] ff= [axl ayl azl ax2 ay2 az2]T (1)
[0011] 所述启动工况是指转子压缩机自启动时刻起达到转子压缩机进入稳定运行的工 况；
[0012] 步骤5、利用有限元分析的方法构建转子压缩机虚拟样机模型，按如下方法分析所 述虚拟样机模型在脉冲激励载荷作用下的排气口和回气口的最大振幅响应：
[0013] 第一，在转子压缩机加载点施加绕Z轴的力矩为1N ?!!!和沿径向的力为1N的载荷； 以单位毫秒为计算时间子步长，脉冲激励载荷的峰值对应的时刻为t，获得测点A和测点B 在X、Y及Z方向的振幅响应曲线，比较所有振幅响应曲线的振幅峰值，记录最大振幅峰值出 现的时刻，与脉冲激励载荷峰值对应的时刻t作差，得到时间差△ t ;对于转子压缩机加载 点上施加的不同大小的脉冲激励载荷，所述时间差At为恒定值；
[0014] 所述加载点是指转子压缩机的载荷作用点，取所述加载点为压缩机本体1/3高度 处圆截面与压缩机轴线的交叉点；
[0015] 第二，在转子压缩机加载点施加绕Z轴的力矩为1N 1的载荷，以单位毫秒为计算 时间子步长，脉冲激励载荷的峰值时刻为（T- △ t)，获得测点A和测点B在X、Y及Z方向的 振幅响应曲线，记录测点A的X、Y和Z方向的振幅峰值分别为bxl、b yl& b zl，测点B的X、Y 和Z方向的振幅峰值分别为bx2、\2及b z2;
[0016] 第三，在转子压缩机加载点施加沿径向的力为IN的载荷，以单位毫秒为计算时间 子步长，脉冲激励载荷对应的峰值时刻为（T- △ t)，获得测点A和测点B在X、Y及Z方向的 振幅响应曲线，记录测点A的X、Y和Z方向的振幅峰值分别为cxl、c yl及c zl，测点B的X、Y 和Z方向的振幅峰值为cx2、4及c z2;
[0017] 第四，构建传递矩阵G为：
【主权项】
1. 一种制冷设备转子压缩机启动工况下载荷激励测试分析方法，其特征是按如下步骤 进行： 步骤1、针对采用转子压缩机的制冷设备，W所述制冷设备中的控制器、蒸发器、冷凝器W及所述转子压缩机采用软管相连接共同组成转子压缩机的瞬态性能测试系统，所述转子 压缩机包括有压缩机本体（1)和储液桶（2)，排气口（3)位于压缩机本体（1)的顶部，回气 口（4)位于储液桶似的顶部； 步骤2、通过所述控制器调整转子压缩机在启动工况下的冷凝器和蒸发器的温度和压 力，使得所述排气口（3)和回气口（4)的压力与制冷设备整机运行负载等效工况下的排气 口做和回气口（4)的压力相一致； 步骤3、分别取所述排气口（3)为测点A、取所述回气口（4)为测点B，并W测点A为坐 标原点0,W过原点0的竖直方向为Z轴方向，W垂直于Z轴的平面为XOY平面，测点A和测 点B的连线在X0Y平面上的投影为X轴，Y轴垂直于X0Z平面，确立坐标系0XYZ; 步骤4、分别测定瞬态性能测试系统中转子压缩机启动工况下测点A和测点B在X、Y及Z方向上的振幅响应曲线，比较所有振幅响应曲线上的峰值，记录最大峰值对应的时刻T， 并记录T时刻测点A的X、Y和Z方向的振幅分别为a,i、a,i和a,1，测点B的X、Y和Z方向 的振幅分别为3y2、ay2和a,2,构建位移矩阵W为： W= [3x1azi3x2a巧az2]T(1) 所述启动工况是指转子压缩机自启动时刻起达到转子压缩机进入稳定运行的工况； 步骤5、利用有限元分析的方法构建转子压缩机虚拟样机模型，按如下方法分析所述虚 拟样机模型在脉冲激励载荷作用下的排气口（3)和回气口（4)的最大振幅响应： 第一，在转子压缩机加载点施加绕Z轴的力矩为IN-m和沿径向的力为1N的载荷；W单位毫秒为计算时间子步长，脉冲激励载荷的峰值对应的时刻为t，获得测点A和测点B在 X、Y及Z方向的振幅响应曲线，比较所有振幅响应曲线的振幅峰值，记录最大振幅峰值出现 的时刻，与脉冲激励载荷峰值对应的时刻t作差，得到时间差At;对于转子压缩机加载点 上施加的不同大小的脉冲激励载荷，所述时间差At为恒定值； 所述加载点是指转子压缩机的载荷作用点，取所述加载点为压缩机本体1/3高度处圆 截面与压缩机轴线的交叉点； 第二，在转子压缩机加载点施加绕Z轴的力矩为1N?m的载荷，W单位毫秒为计算时间 子步长，脉冲激励载荷的峰值时刻为（T-At)，获得测点A和测点B在X、Y及Z方向的振幅 响应曲线，记录测点A的X、Y和Z方向的振幅峰值分别为bd、byi及b,1，测点B的X、Y和Z 方向的振幅峰值分别为b。、by2及b 第=，在转子压缩机加载点施加沿径向的力为IN的载荷，W单位毫秒为计算时间子步 长，脉冲激励载荷对应的峰值时刻为（T-At)，获得测点A和测点B在X、Y及Z方向的振幅 响应曲线，记录测点A的X、Y和Z方向的振幅峰值分别为Cd、Cyi及C,1，测点B的X、Y和Z 方向的振幅峰值为C,2、Cy2及c,2; 第四，构建传递矩阵G为
步骤6、利用式（3)计算获得启动工况下转子压缩机的转子施加给压缩机本体的的力 矩M和力F， [M円t=G_1xW(3)。
【专利摘要】本发明公开了一种制冷设备转子压缩机启动工况下载荷激励测试分析方法，其特征是通过对制冷设备转子压缩机启动工况下的振动测试，获得制冷设备转子压缩机中各测点上的振幅响应曲线，构成位移矩阵；利用有限元分析的方法构建转子压缩机虚拟样机模型，分析虚拟样机模型在脉冲激励载荷作用下各测点的振幅响应，根据加载和引起的振幅响应峰值时间差恒定的特点，由转子压缩机启动工况下各测点的振动测试结果反算获得峰值载荷时间及大小。本发明方法有效提高了启动工况下配管可靠性评估准确度，减少配管失效的发生率。
【IPC分类】F04B51-00
【公开号】CN104791234
【申请号】CN201510221163
【发明人】卢剑伟, 胡洁义, 李晓阳, 祖玉建, 张炎, 刘向农, 高才, 吴祚云, 吴唯唯, 吴尘琛, 王馨梓
【申请人】合肥工业大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年5月4日